Лабораторная работа. Определение ускорения свободного падения при помощи универсального маятника

получится < Т₁, то призму С₂ надо будет передвинуть к середине стержня.

Анализ точности измерения g методом оборотного маятника показывает, что погрешность измерения слабо зависит от точности, с которой выполняется равенство Т₁ = Т₂. Достаточно добиться того, чтобы периоды оказались равны друг другу с точностью 0,5 %.

Кроме того, для получения достаточной точности измерения отношение l₁/l₂ не должно быть ни слишком малым, ни слишком большим, желательно, чтобы 1,5 < l₁/l₂ < 3.

Порядок выполнения работы

В основании 1 универсального маятника закреплена колонка 7, на которой зафиксирован верхний кронштейн 4 и нижний кронштейн 9 с фотоэлектрическим датчиком 10 (рис.3).  Отвинчивая винт 5, верхний кронштейн можно поворачивать вокруг колонки. С одной стороны кронштейна 4 находится математический маятник 2, с другой - на вмонтированных вкладышах оборотный маятник 8.

Длину математического маятника можно регулировать при помощи винта 3 и определять при помощи шкалы на колонке.

Оборотный маятник выполнен в виде стального стержня, на котором крепятся две призмы (ножа) С₁ и С₂ и два диска 6. На стержень через 10 мм нанесены кольцевые нарезки, служащие для точного определения длины оборотного маятника (рас­стояние между призмами). Нижний кронштейн вместе с фотоэлектрическим датчиком можно перемещать вдоль колонки. Фотоэлектрический датчик соединен с привинченным к основанию универсальным электронным секундомером 11, который измеряет число колебаний n и общее время этих колебаний t. Период колебаний T = t/n.

Последовательность проведения измерений с математическим маятником следующая:

1) нижний кронштейн с фотоэлектрическим датчиком установить в нижней части колонки так, чтобы верхняя грань кронштейна показывала на шкале длину не менее 50 см;

2) поместить над датчиком математический маятник, повернув соответствующим образом верхний кронштейн;

3) вращая винт на верхнем кронштейне, установить длину математического маятника так, чтобы черта на шарике была продолжением черты на корпусе фотоэлектрического датчика;

4) отцентрировать шарик в зазоре нижнего кронштейна;

5) включить прибор, нажав кнопку «Сеть»;

6) отклонить маятник на угол примерно 5° и придерживать шарик рукой;

7) нажать кнопку «Сброс»;

8) отпустив шарик, привести маятник в движение;

9) после совершения маятником 10 колебаний (показания левого табло) нажать кнопку «Стоп»;

10) снять отсчет числа периодов n и времени t;

11) повторить пп.6-10 еще пять раз;

12) по шкале на вертикальной колонке прибора определить длину маятника.

При обработке результатов эксперимента определить период колебаний математического маятника T = t/n и вычислить ускорение свободного падения  для каждого измерения и среднее .

По результатам опыта составить таблицу:

Средняя квадратическая ошибка для g

Записать окончательный результат в виде .

Последовательность проведения опыта с оборотным маятником следующая:

1) повернуть верхний кронштейн на 180°;

2) зафиксировать диски на стержне, чтобы один из них находился вблизи конца стержня, а другой вблизи его середины;

3) закрепить по обеим сторонам центра тяжести системы призмы маятника так, чтобы они были обращены друг к другу ребрами;

4) закрепить маятник на верхнем кронштейне на призме, находящейся вблизи конца стержня;

5) нижний кронштейн вместе с фотоэлектрическим датчиком переместить так, чтобы стержень маятника пересекал оптическую ось датчика;

6) отклонить маятник примерно на 5° от положения равновесия и придерживать его рукой;

7) нажать кнопку «Сброс»;

8) отпустив маятник, привести его в движение;

9) после совершения маятником 10 колебаний нажать кнопку «Стоп